JP7039257B2 - Control device, lens device, image pickup device, control method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、超音波モータ等の振動型アクチュエータの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vibration type actuator such as an ultrasonic motor.
振動型アクチュエータは、圧電素子により振動を発生させて駆動を行うアクチュエータである。振動型アクチュエータは、位相差を有する電圧を圧電素子に印加することにより駆動される。また、圧電素子に印加する電圧の位相差、振幅、および、周波数を変えることにより、振動型アクチュエータの駆動速度を制御することができる。ところで、振動型アクチュエータに用いられる圧電素子は、温度変化などの環境変化によりその特性が変化するため、その対策が必要である。 The vibration type actuator is an actuator that drives by generating vibration by a piezoelectric element. The vibration type actuator is driven by applying a voltage having a phase difference to the piezoelectric element. Further, the drive speed of the vibration type actuator can be controlled by changing the phase difference, amplitude, and frequency of the voltage applied to the piezoelectric element. By the way, since the characteristics of the piezoelectric element used in the vibration type actuator change due to environmental changes such as temperature changes, it is necessary to take measures against it.
特許文献1には、振動型アクチュエータを一定速度にフィードバック制御している際の周波数の変化量に基づき、予め用意されたテーブルを参照して制御に最適なゲインを求める方法が開示されている。特許文献2には、圧電素子に印加する電圧の位相差と速度とが比例する関係、および、電圧の周波数と速度とが比例する関係に基づいて、環境変化の影響により変化した特性の補正方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された方法は、振動型アクチュエータを一定速度で駆動する必要があるため、レンズのフォーカス駆動など、一定速度での駆動期間が少ない場合にはその適用が難しい。特許文献2に開示された方法では、比例定数が一定であることを前提として特性を補正するが、環境変化が大きい場合には比例定数も変化するため、特性の補正は困難である。このため、環境変化により特性が変化した場合、振動型アクチュエータを安定して制御することは難しい。
However, since the method disclosed in
そこで本発明は、環境変化により特性が変化した場合でも、振動型アクチュエータを安定して制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device, a lens device, an image pickup device, a control method, and a program capable of stably controlling a vibration type actuator even when the characteristics change due to environmental changes. do.
本発明の一側面としての制御装置は、振動型アクチュエータの制御装置であって、前記振動型アクチュエータの目標値を生成する生成手段と、前記目標値に基づいて前記振動型アクチュエータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、外乱を推定する推定手段と、前記目標値と前記外乱とに基づいて前記フィードバック制御手段のゲインを補正する補正手段とを有し、前記生成手段は、前記目標値として、前記振動型アクチュエータの目標加速度および目標位置を生成し、前記フィードバック制御手段は、前記振動型アクチュエータの前記目標位置と現在位置との差に前記ゲインを乗算し、前記補正手段は、前記目標加速度と前記外乱とに基づいて前記ゲインを補正する。 The control device as one aspect of the present invention is a control device for a vibration type actuator, and is a generation means for generating a target value of the vibration type actuator and feedback for feedback control of the vibration type actuator based on the target value. It has a control means, an estimation means for estimating a disturbance, and a correction means for correcting the gain of the feedback control means based on the target value and the disturbance, and the generation means has the vibration as the target value. The feedback control means generates the target acceleration and the target position of the type actuator, the feedback control means multiplies the difference between the target position and the current position of the vibration type actuator by the gain, and the correction means increases the target acceleration and the disturbance. The gain is corrected based on the above .
本発明の他の側面としてのレンズ装置は、前記制御装置と、前記振動型アクチュエータにより駆動されるレンズとを有する。 The lens device as another aspect of the present invention includes the control device and a lens driven by the vibration type actuator.
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子とを有する。 The image pickup device as another aspect of the present invention includes the lens device and an image pickup device that photoelectrically converts an optical image formed via the lens device.
本発明の他の側面としての制御方法は、振動型アクチュエータの目標値を生成する生成ステップと、前記目標値に基づいて前記振動型アクチュエータをフィードバック制御する制御ステップと、外乱を推定する推定ステップと、前記目標値と前記外乱とに基づいて前記フィードバック制御のゲインを補正する補正ステップとを有し、前記生成ステップにおいて、前記目標値として、前記振動型アクチュエータの目標加速度および目標位置を生成し、前記制御ステップにおいて、前記振動型アクチュエータの前記目標位置と現在位置との差に前記ゲインを乗算し、前記補正ステップにおいて、前記目標加速度と前記外乱とに基づいて前記ゲインを補正する。 The control method as another aspect of the present invention includes a generation step of generating a target value of the vibrating actuator, a control step of feedback-controlling the vibrating actuator based on the target value, and an estimation step of estimating a disturbance. It has a correction step for correcting the gain of the feedback control based on the target value and the disturbance, and in the generation step, the target acceleration and the target position of the vibration type actuator are generated as the target value. In the control step, the gain is multiplied by the difference between the target position and the current position of the vibration type actuator, and in the correction step, the gain is corrected based on the target acceleration and the disturbance .
本発明の他の側面としてのプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させる。 The program as another aspect of the present invention causes a computer to execute the control method.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the present invention will be described in the following embodiments.
本発明によれば、環境変化により特性が変化した場合でも、振動型アクチュエータを安定して制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control device, a lens device, an image pickup device, a control method, and a program capable of stably controlling a vibration type actuator even when the characteristics change due to environmental changes. ..
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、図2を参照して、本発明の第1の実施形態におけるレンズ駆動部について説明する。図2は、レンズ駆動部10のブロック図である。なお本実施形態において、振動型アクチュエータによる駆動対象(被駆動部)はレンズであるが、これに限定されるものではない。
(First Embodiment)
First, the lens driving unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the
レンズ駆動部10は、駆動制御部1、駆動回路11、振動型アクチュエータ2、および、レンズ12の現在位置(実位置)を検出する位置検出手段13を備えて構成される。駆動制御部1は、振動型アクチュエータの制御装置である。駆動回路11は、駆動制御部1から出力された駆動指令値(制御信号)3に応じて、振動型アクチュエータ2に電圧(駆動電圧)を供給する。具体的には、駆動回路11は、PWMドライバおよび昇圧回路を備えて構成されている。振動型アクチュエータ2は、超音波モータなど、圧電素子により振動を発生させて回転方向や並進方向に推進力を得るアクチュエータである。位置検出手段13は、レンズ12の現在位置を示す位置情報(位置信号)4を検出するセンサである。位置検出手段13は、エンコーダやレーザ変位計などを用いてレンズ12の現在位置を検出し、位置情報4として駆動制御部1へ送る。
The
次に、図1を参照して、駆動制御部1について説明する。図1は、駆動制御部1のブロック図である。目標値生成部(生成手段)101は、レンズCPUなどの上位コントローラ(不図示)から出力されたレンズ駆動量や速度(駆動指令)に応じて、振動型アクチュエータ2(レンズ12)の目標位置、目標速度、目標加速度などの目標値(目標値信号)を生成する。なお本実施形態において、駆動制御部1は位置のフィードバック制御系である(フィードバック信号が位置信号である)が、これに限定されるものではない。例えば、フィードバック信号が速度信号である場合、目標値生成部101は、目標速度を出力する。
Next, the
FF制御器(フィードフォワード制御手段)102は、目標値生成部101から出力された目標位置pt(目標位置信号)を受け取り、フィードフォワード信号を出力する(フィードフォワード制御を行う)。FF制御器102は、目標位置ptを微分して目標速度を算出し、目標速度にゲインを乗算することで、速度フィードフォワード信号を生成する。または、FF制御器102は、目標位置信号を二階微分して目標加速度を算出し、目標加速度にゲインを乗算することで、加速度フィードフォワード信号を生成してもよい。なお本実施形態において、フィードフォワード制御は必須ではなく、駆動制御部1にFF制御器102を設けなくてもよい。
The FF controller (feedforward control means) 102 receives the target position pt (target position signal) output from the target
減算器104は、目標値生成部101から出力された目標位置ptと位置検出手段13から出力された位置情報4(現在位置pc)との差である位置偏差e(=pt-pc)を算出する。FB制御器(フィードバック制御手段)103は、減算器104により算出された位置偏差eを受け取り、位置偏差eを小さくするような操作量(フィードバック信号SFB)を出力する。具体的には、FB制御器103は、PID制御器のようなフィードバック制御器であり、目標値に基づいて振動型アクチュエータ2をフィードバック制御する。本実施形態において、FB制御器103は、振動型アクチュエータ2の目標位置ptと現在位置pcとの差(位置偏差e)にゲイン(比例ゲイン)を乗算する。加算器105は、FF制御器102から出力されたフィードフォワード信号SFFと、FB制御器103から出力されたフィードバック信号SFBとを加算し、操作量u(=SFF+SFB)を求める。
The
周波数算出部(算出手段)109は、操作量uに基づいて、駆動回路11に設定する周波数を算出し、周波数駆動指令値3bを出力する。すなわち周波数算出部109は、振動型アクチュエータ2に設定された基準周波数108と操作量uとに基づいて、振動型アクチュエータ2に印加する電圧の周波数(駆動周波数)を算出する。
The frequency calculation unit (calculation means) 109 calculates the frequency set in the
図3は、振動型アクチュエータ2の駆動周波数(周波数f)と駆動速度(速度v)との関係(特性データ、f-v特性)を示すグラフである。横軸は周波数f(kHz)、縦軸は速度v(mm/s)をそれぞれ示している。ここで基準周波数(fr)108は、振動型アクチュエータ2の基準速度Vrに到達するための周波数(駆動周波数)と定義される。基準周波数(fr)108は、振動型アクチュエータ2の公称値として予め設定された値である。または、レンズ駆動部10の組み立ての際に、図3のような特性データを取得することで得ることができる。周波数算出部109は、以下の式(1)で表されるように、周波数駆動指令値3bを算出する。
FIG. 3 is a graph showing the relationship (characteristic data, fv characteristic) between the drive frequency (frequency f) and the drive speed (speed v) of the
周波数駆動指令値=基準周波数(fr)-操作量(u) … (1)
本実施形態において、位相差算出部110は、位相差駆動指令値3aとして固定値(例えば90°)を出力する。外乱オブザーバ(推定手段)107は、位置情報4と操作量uとに基づいて外乱を推定して出力する。すなわち外乱オブザーバ107は、振動型アクチュエータ2の現在位置を示す位置信号(位置情報4)とFB制御器103の出力信号(フィードバック信号SFB)とFF制御器102の出力信号(フィードフォワード信号SFF)とに基づいて外乱を推定する。ここで外乱とは、図3に示される特性データ(f-v特性)の傾きに相当する。このため外乱オブザーバ107は、f-v特性の傾き推定手段であるともいえる。なお、外乱オブザーバ107の詳細については後述する。ゲイン補正量演算器(補正手段)106は、外乱オブザーバ107により推定された外乱と、目標値生成部101により生成された目標値(目標加速度)とに基づいて、FF制御器102およびFB制御器103のそれぞれのゲイン(比例ゲイン)を補正する。
Frequency drive command value = reference frequency (fr) -operation amount (u) ... (1)
In the present embodiment, the phase
次に、外乱オブザーバ107を設計するためのモデルの考え方について説明をする。図4は、本実施形態における操作量uと速度vとの関係を示すグラフである。図4において、横軸は操作量u、縦軸は速度vをそれぞれ示している。式(1)および図3より、操作量uが0の場合、周波数駆動指令値3bは基準周波数frになる。このため図4のグラフは、図3のグラフを左右反転させたような特性になっている。
Next, the concept of the model for designing the
図5は、操作量uから速度vまでのブロック図である。図4において操作量u=0における傾き(図4中の一点鎖線)をαとすると、図5に示されるように、操作量uから速度vまでの算出を表現することができる。図6は、ラプラス演算子sを用いて、操作量uから位置pまでの算出を表現したブロック図であり、位置p、速度v、および操作量uを用いて以下の式(2)のように表すことができる。 FIG. 5 is a block diagram from the operation amount u to the speed v. Assuming that the slope (dashed line in FIG. 4) at the manipulated variable u = 0 in FIG. 4 is α, the calculation from the manipulated variable u to the velocity v can be expressed as shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram expressing the calculation from the manipulated variable u to the position p using the Laplace operator s, and is as shown in the following equation (2) using the position p, the velocity v, and the manipulated variable u. Can be expressed in.
ここで、式(2)を式(3)で表される状態方程式の表現に変換することを考える。 Here, consider converting the equation (2) into the representation of the equation of state represented by the equation (3).
状態量xとして位置p、出力yも位置pとする場合、図6に示されるブロック図(システムの状態方程式)は、以下の式(4)のように表される。 When the state quantity x is the position p and the output y is also the position p, the block diagram (system state equation) shown in FIG. 6 is expressed by the following equation (4).
式(4)において、システム行列Aが0であることから、図6のシステムは可観測性を満たすことができない。そこで図7に示されるように、システムの入力端に積分器を接続した拡大系を考える。図7は、操作量uの微分値から位置pまでのブロック図である。積分の算出とゲインαの算出は可換であるため、図7は、図8に示されるシステムとみなすことができる。図8は、図7を変換したブロック図である。図8のシステムについて、状態方程式を導出すると、以下の式(5)のように表される。 Since the system matrix A is 0 in the equation (4), the system of FIG. 6 cannot satisfy the observability. Therefore, as shown in FIG. 7, consider an expansion system in which an integrator is connected to the input end of the system. FIG. 7 is a block diagram from the differential value of the manipulated variable u to the position p. Since the calculation of the integral and the calculation of the gain α are commutative, FIG. 7 can be regarded as the system shown in FIG. FIG. 8 is a block diagram obtained by converting FIG. 7. When the equation of state is derived for the system of FIG. 8, it is expressed as the following equation (5).
式(5)において可観測性を満たすため、極配置法や最適制御理論を用いることにより、外乱オブザーバ107を設計することができる。本実施形態では、外乱オブザーバ107を設計するため、図8のシステムを更に拡張することを考える。
In order to satisfy the observability in the equation (5), the
図9は、図8のシステムに外乱(推定外乱)dを加えたブロック図である。外乱dを考慮した状態方程式を導出すると、以下の式(6)のように表される。 FIG. 9 is a block diagram in which a disturbance (estimated disturbance) d is added to the system of FIG. When the equation of state considering the disturbance d is derived, it is expressed as the following equation (6).
式(6)においても可観測性を満たすため、外乱オブザーバ107を設計することができる。式(6)の状態変数は外乱dを含むため、外乱オブザーバ107により外乱dを推定することができる。
In order to satisfy the observability in the equation (6), the
図10は、外乱オブザーバ107のブロック図である。本実施形態において、外乱オブザーバ107は同一次元オブザーバを構成している。図10中の記号「^」は推定値であることを示している。A、B、C、C’、Lはそれぞれ、以下の式(7)のように定義される。
FIG. 10 is a block diagram of the
式(7)において、Lp、Lv、Ldはオブザーバゲインであり、システム(A-LC)が安定になるように設計されたゲインである。Fはフィルタ(ローパスフィルタ)である。操作量uを微分する前にローパスフィルタFを通過させることで、操作量uの微分値が過大になることを防ぐことができる。 In equation (7), L p , L v , and L d are observer gains, which are gains designed to stabilize the system (A-LC). F is a filter (low-pass filter). By passing the low-pass filter F before differentiating the manipulated variable u, it is possible to prevent the differential value of the manipulated variable u from becoming excessive.
ゲイン補正量演算器106は、外乱オブザーバ107から出力された外乱(推定外乱)dと、目標値生成部101から出力された目標加速度とに基づいて、FF制御器102およびFB制御器103のそれぞれのゲイン(比例ゲイン)を補正する。ここで、ゲインの補正量の具体的な算出方法について説明する。説明の都合上、目標加速度は固定値である仮定する。振動型アクチュエータ2のゲインが変化した際に、外乱オブザーバ107により推定される外乱d(推定外乱)との関係は、図11のようになる。図11は、推定外乱と傾き変化率(ゲイン変化率y)との関係を示すグラフである。図11において、横軸は推定外乱、縦軸は傾き変化率(ゲイン変化率)をそれぞれ示している。ゲイン変化率yは、以下の式(8)で表されるように、推定外乱が0のときにゲイン変化率が0になるような3次多項式で近似することができる。
The gain
式(8)で表される3次多項式は、図6のモデルと図10の外乱オブザーバ107の設計結果より、シミュレーションにより算出することができる。式(8)の係数f1、f2、f3はそれぞれ、目標加速度の比の3乗、2乗、1乗に反比例する。このため、ゲイン補正量演算器106は、目標値加速度に基づいて係数f1、f2、f3を設定し、式(8)を用いて推定外乱(外乱d)からゲイン変化率yを算出することができる。
The cubic polynomial represented by the equation (8) can be calculated by simulation from the design result of the model of FIG. 6 and the
本実施形態において、ゲイン補正量演算器106は、ゲイン補正量(補正ゲイン)をゲイン変化率yの逆数として算出し、FF制御器102やFB制御器103に出力する。すなわち本実施形態において、ゲイン補正量演算器106は、外乱が第1の外乱の場合、各制御器に設定されるゲインを第1のゲインに補正する。一方、外乱が第1の外乱よりも大きい第2の外乱の場合、各制御器に設定されるゲインを第1のゲインよりも小さい第2のゲインに補正する。本実施形態によれば、FF制御器102やFB制御器103に対してゲイン補正量(補正ゲイン)を掛けることで、振動型アクチュエータ2の特性変化に対して適切なゲイン(比例ゲイン)が設定される。
In the present embodiment, the gain
なお本実施形態において、ゲイン補正量演算器106はゲイン補正量として補正ゲインを算出し、算出した補正ゲインをFF制御器102やFB制御器103へ与えることにより各制御器のゲインを補正するが、これに限定されるものではない。例えば、ゲイン補正量演算器106は、各制御器に設定されているゲインに対する変化量(ゲイン変化量)をゲイン補正量として算出して各制御器へ出力してもよい。この場合、各制御器は、現在設定されているゲインに対して、ゲイン補正量演算器106か出力されたゲイン変化量を乗算するなどしてゲインを補正することができる。
In the present embodiment, the gain
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、位相差算出部110から出力される位相差駆動指令値3aは固定値であり、周波数算出部109から出力される周波数駆動指令値3bを操作量uとして用いる構成について説明した。一方、本実施形態では、位相差駆動指令値3aを操作量uとして用いる場合について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the phase difference
図12は、位相差駆動指令値3aと速度vとの関係を示すグラフである。図12において、横軸は位相差(degree)、縦軸は速度v(mm/s)をそれぞれ示している。また図12において、実線は実際の特性、点線は使用領域での特性の近似直線である。近似直線の傾きをα’とすると、位相差と速度との関係は、以下の式(9)のように表される。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the phase difference
速度 = α’× 位相差 … (9)
式(9)は、図5中のαをα’、操作量uを位相差に置き換えることで、図5と等価であることがわかる。このため、位相差駆動指令値3aを操作量uとして考えても、外乱オブザーバ107を設計することができる。また、一般的に振動型アクチュエータ2の操作量uとして、印加する電圧の振幅およびPWM Duty(デューティ比)を変えることで、速度vを変化させることが可能であることが知られている。このような操作量uで速度vを制御するような場合でも、同様の考え方により、外乱オブザーバ107を構成することができる。振動型アクチュエータ2へ印加する電圧の周波数、位相差、および、振幅のうちの少なくとも一つを操作量uとして切り替えながら制御する制御装置では、各操作量に応じた外乱オブザーバを構成することにより、操作量ごとにゲインを補正することも可能である。
Velocity = α'× phase difference ... (9)
It can be seen that the equation (9) is equivalent to FIG. 5 by replacing α in FIG. 5 with α'and the manipulated variable u with the phase difference. Therefore, the
(第3の実施形態)
次に、図13を参照して、第3の実施形態について説明する。図13は、本実施形態における駆動制御部(制御装置)1aのブロック図である。本実施形態の駆動制御部1aは、前述の各実施形態の駆動制御部1に対して、姿勢検出手段(検出手段)111および減算器112が更に設けられている。外乱オブザーバ107により推定される外乱は、図9に示されるように、加速度aと比例する。カメラのレンズ12のように、ユーザの持ち方により振動型アクチュエータ2の駆動方向が変わる場合、外乱オブザーバ107により推定される外乱は重力を含む。姿勢検出手段111は、加速度計などのセンサにより重力を検出することができる。姿勢検出手段111は、検出した重力と振動型アクチュエータ2の駆動方向との角度差(姿勢)を検出し、重力による外乱(姿勢情報)を算出する。減算器112は、外乱オブザーバ107が推定した外乱から、姿勢検出手段111により算出された重力の影響(重力による外乱、すなわち姿勢情報)を減算し、その結果をゲイン補正量演算器106へ出力する。これにより、被駆動部であるレンズ12の姿勢が変化する場合でも、その姿勢の変化による影響を低減し、振動型アクチュエータ2の特性変化に対して適切なゲイン(比例ゲイン)を設定することができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram of the drive control unit (control device) 1a in the present embodiment. The
(第4の実施形態)
次に、図14および図15を参照して、第4の実施形態におけるゲイン補正の手順について説明する。図14は、目標値生成部101で生成させる軌道プロファイルの一例である。図14において、横軸は時間、縦軸は加速度、速度、および、位置のそれぞれを示している。図14の軌道プロファイルでは、時刻t1~t2の区間で加速し、時刻t2~t3の区間は等速で駆動し、時刻t3~t4の区間で減速している状態を示している。図15は、加速度プロファイル、外乱オブザーバ107による推定外乱、および、ゲイン補正量演算器106から出力されるゲイン補正値をそれぞれ示す図である。図15において、横軸は時間、縦軸は加速度、推定外乱、および、ゲイン補正値をそれぞれ示している。
(Fourth Embodiment)
Next, the procedure of gain correction in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is an example of an orbital profile generated by the target
本実施形態では、加速区間(時刻t1~t2)でゲイン補正量を算出し、等速区間(時刻t2~t3)でゲイン補正量を設定する。まず加速区間では、振動型アクチュエータ2の加速が始まると、外乱オブザーバ107から推定外乱が出力される。ゲイン補正量演算器106は、加速区間終了時点(時刻t2)における推定外乱の値を用いて、ゲイン補正量を算出する。なお、ゲイン補正量をそのままFF制御器102およびFB制御器103に対して与えると、パラメータの急激な変化により、振動型アクチュエータ2の位置や速度に跳びが生じることがある。
In the present embodiment, the gain correction amount is calculated in the acceleration section (time t 1 to t 2 ), and the gain correction amount is set in the constant velocity section (time t 2 to t 3 ). First, in the acceleration section, when the
このため本実施形態では、図15に示されるように、ゲイン補正量の算出終了時(時刻t5)から減速開始時(時刻t3)までの区間において、ゲイン補正量を滑らかに変化させる(または、段階的に変化させる)ことが好ましい。例えば、ゲイン補正量が1.1であれば、0~1.1まで滑らかに(段階的に)変化させる。減速開始時には、ゲイン補正が完了しているため、減速区間では、振動型アクチュエータ2の特性変化に対応したゲインにより駆動することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, the gain correction amount is smoothly changed in the section from the end of calculation of the gain correction amount (time t 5 ) to the start of deceleration (time t 3 ) (time t 3). Alternatively, it is preferable to change it step by step). For example, if the gain correction amount is 1.1, the gain is smoothly (stepwise) changed from 0 to 1.1. Since the gain correction is completed at the start of deceleration, it can be driven by the gain corresponding to the characteristic change of the
(第5の実施形態)
次に、図16を参照して、第5の実施形態における撮像装置について説明する。図16は、撮像装置200(一眼レフカメラ)の構成図である。図16において、レンズ鏡筒(交換レンズ)201は、撮像光学系(レンズユニット)202を有する。撮像光学系202は、レンズ駆動部10により駆動されるレンズ12を含む。
(Fifth Embodiment)
Next, the image pickup apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a configuration diagram of an image pickup device 200 (single-lens reflex camera). In FIG. 16, the lens barrel (interchangeable lens) 201 has an imaging optical system (lens unit) 202. The image pickup
カメラボディ(撮像装置本体)203は、クイックリターンミラー204、焦点板205、ペンタダハプリズム206、および、接眼レンズ207などを備えて構成されている。クイックリターンミラー204は、撮像光学系202を介して形成された光束を上方に反射する。焦点板205は、撮像光学系202の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム206は、焦点板205に形成された逆像を正立像に変換する。ユーザは、その正立像を、接眼レンズ207を介して観察することができる。
The camera body (imaging apparatus main body) 203 includes a
撮像素子208は、CCDセンサやCMOSセンサを備え、撮像光学系202を介して形成された光学像(被写体像)を光電変換して画像データを出力する。撮影時には、クイックリターンミラー204が光路から退避して、撮像光学系202を介して撮像素子208上に光学像が形成される。制御部209は、CPUを有し、撮像装置200の各部の動作を制御する。また制御部209からの指令に基づいて、レンズ駆動部10はレンズ12を駆動する。
The
なお撮像装置200は、撮像素子208を有するカメラボディ203と、カメラボディ203に着脱可能に取り付けられたレンズ鏡筒201とにより構成されているが、これに限定されるものはない。カメラボディとレンズ鏡筒とが一体的に構成された撮像装置であってもよいし、クイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラ(ミラーレスカメラ)であってもよい。
The
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
各実施形態によれば、環境変化により特性が変化した場合でも、振動型アクチュエータを安定して制御することが可能な制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。 According to each embodiment, it is possible to provide a control device, a lens device, an image pickup device, a control method, and a program capable of stably controlling a vibration type actuator even when the characteristics change due to environmental changes. can.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
1 駆動制御部(制御装置)
101 目標値生成部(生成手段)
103 FB制御器(フィードバック制御手段)
106 ゲイン補正量演算器(補正手段)
107 外乱オブザーバ(推定手段)
1 Drive control unit (control device)
101 Target value generation unit (generation means)
103 FB controller (feedback control means)
106 Gain correction amount calculator (correction means)
107 Disturbance Observer (estimation means)
Claims (13)
前記振動型アクチュエータの目標値を生成する生成手段と、
前記目標値に基づいて前記振動型アクチュエータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
外乱を推定する推定手段と、
前記目標値と前記外乱とに基づいて前記フィードバック制御手段のゲインを補正する補正手段と、を有し、
前記生成手段は、前記目標値として、前記振動型アクチュエータの目標加速度および目標位置を生成し、
前記フィードバック制御手段は、前記振動型アクチュエータの前記目標位置と現在位置との差に前記ゲインを乗算し、
前記補正手段は、前記目標加速度と前記外乱とに基づいて前記ゲインを補正することを特徴とする制御装置。 It is a control device for vibration type actuators.
A generation means for generating a target value of the vibration type actuator, and
A feedback control means that feedback-controls the vibration type actuator based on the target value,
An estimation method for estimating disturbance, and
It has a correction means for correcting the gain of the feedback control means based on the target value and the disturbance.
The generation means generates the target acceleration and the target position of the vibration type actuator as the target value.
The feedback control means multiplies the difference between the target position and the current position of the vibration type actuator by the gain.
The correction means is a control device characterized in that the gain is corrected based on the target acceleration and the disturbance .
前記フィードフォワード制御手段は、前記目標位置から得られた目標速度または前記目標加速度にフィードフォワード制御手段用ゲインを乗算することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。 Further, it has a feedforward control means for feedforward control of the vibration type actuator.
The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the feedforward control means multiplies the target speed or the target acceleration obtained from the target position by a gain for the feedforward control means. ..
前記補正手段は、前記外乱と前記姿勢情報とに基づいて前記ゲインを補正することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の制御装置。 It also has a detection means to detect posture information,
The control device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the correction means corrects the gain based on the disturbance and the posture information.
前記外乱が第1の外乱の場合、前記ゲインを第1のゲインに補正し、
前記外乱が前記第1の外乱よりも大きい第2の外乱の場合、前記ゲインを前記第1のゲインよりも小さい第2のゲインに補正することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の制御装置。 The correction means
If the disturbance is the first disturbance, the gain is corrected to the first gain.
One of claims 1 to 8 , wherein when the disturbance is a second disturbance larger than the first disturbance, the gain is corrected to a second gain smaller than the first gain. The control device described in the section.
前記振動型アクチュエータにより駆動されるレンズと、を有することを特徴とするレンズ装置。 The control device according to any one of claims 1 to 9 ,
A lens device comprising a lens driven by the vibration type actuator.
前記レンズ装置を介して形成された光学像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。 The lens device according to claim 10 and
An image pickup device comprising: an image pickup element that photoelectrically converts an optical image formed via the lens device.
前記目標値に基づいて前記振動型アクチュエータをフィードバック制御する制御ステップと、
外乱を推定する推定ステップと、
前記目標値と前記外乱とに基づいて前記フィードバック制御のゲインを補正する補正ステップと、を有し、
前記生成ステップにおいて、前記目標値として、前記振動型アクチュエータの目標加速度および目標位置を生成し、
前記制御ステップにおいて、前記振動型アクチュエータの前記目標位置と現在位置との差に前記ゲインを乗算し、
前記補正ステップにおいて、前記目標加速度と前記外乱とに基づいて前記ゲインを補正することを特徴とする制御方法。 The generation step to generate the target value of the vibration type actuator, and
A control step that feedback-controls the vibration type actuator based on the target value,
Estimating steps to estimate disturbance and
It has a correction step that corrects the gain of the feedback control based on the target value and the disturbance.
In the generation step, the target acceleration and the target position of the vibration type actuator are generated as the target values.
In the control step, the gain is multiplied by the difference between the target position and the current position of the vibrating actuator.
A control method comprising correcting the gain based on the target acceleration and the disturbance in the correction step .
前記目標値に基づいて前記振動型アクチュエータをフィードバック制御する制御ステップと、
外乱を推定する推定ステップと、
前記目標値と前記外乱とに基づいて前記フィードバック制御のゲインを補正する補正ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記生成ステップにおいて、前記目標値として、前記振動型アクチュエータの目標加速度および目標位置を生成し、
前記制御ステップにおいて、前記振動型アクチュエータの前記目標位置と現在位置との差に前記ゲインを乗算し、
前記補正ステップにおいて、前記目標加速度と前記外乱とに基づいて前記ゲインを補正することを特徴とするプログラム。 The generation step to generate the target value of the vibration type actuator, and
A control step that feedback-controls the vibration type actuator based on the target value,
Estimating steps to estimate disturbance and
A program that causes a computer to execute a correction step of correcting the gain of the feedback control based on the target value and the disturbance.
In the generation step, the target acceleration and the target position of the vibration type actuator are generated as the target values.
In the control step, the gain is multiplied by the difference between the target position and the current position of the vibrating actuator.
A program comprising correcting the gain based on the target acceleration and the disturbance in the correction step .
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